CN203833937U - 基于气阀控制的微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于气阀控制的微流控芯片，该微流控芯片包括由下至上依次设置的玻璃基底层、薄膜流体层和气阀控制层，薄膜流体层上设有一组X轴方向的修饰通道，一组Y轴方向的样品通道，修饰通道和样品通道相交处形成为圆形反应检测区；气阀控制层上对应设置有控制修饰通道和样品通道的气阀。由于本实用新型是在一块微流控芯片上构建出16个独立的检测单元,可显著提高临床工作效率,降低单个检测成本;能实现在30分钟内同时快速检测肺炎链球菌、流感嗜血杆菌和脑膜炎奈瑟菌此三种细菌性脑膜炎主要病原菌，大大缩短检测时间;灵敏度高及应用范围广，适应性强。

Description

基于气阀控制的微流控芯片

技术领域

本实用新型涉及一种微流控芯片的技术领域，具体的说，是涉及一种基于气阀控制的微流控芯片、该芯片的制备方法及应用方法。

背景技术

细菌性脑膜炎是威胁生命的严重细菌感染性疾病，其死亡率为10%-50%，居世界感染性疾病死亡病例的前10位。虽然细菌性脑膜炎在诊断和治疗方面已有了较大的进步，但仍有36%的病例留有各种神经系统后遗症，其中听力损害率为2%-28%，智力发育障碍率为2%-17%。据文献报道，虽然有近十多种细菌可引起脑膜炎，但全球2个月以上儿童细菌性脑膜炎主要由肺炎链球菌、流感嗜血杆菌和脑膜炎奈瑟菌引起。我国这三种病原菌的培养阳性率在6.3%-35.8%不等，同时有38%-50%以上病例病原不明，在具体病原菌分布上，不同地区存在着差异，但5岁以下细菌性脑膜炎的发病率最高报道仅为10.4/10万。然而，世界卫生组织免疫、疫苗和生物学专家战略性建设委员会认为，目前中国细菌性脑膜炎发病率要低于其他国家和地区，很大程度上是因为现行的方法学对真实的发病情况做出了过低的估计。

目前临床上针对细菌性脑膜炎病原菌的常规检测方法主要为：革兰氏染色镜检、细菌培养、SPA协同凝集试验和核酸扩增等技术，虽然革兰氏染色镜检成本低方法简易，但灵敏度低；传统的细菌培养法耗时太长，需要48至72小时；免疫学检测方法灵敏度较低，而且一次只能检测一种细菌，成本也较高；聚合酶链反应(PCR)及其相关技术需要专业的设备及人员，成本极高且方法过度敏感，致使假阳性率较高。除了常规检测方法存在诸多缺陷外，国内抗生素的广泛应用也可能引起脑脊液细菌培养及免疫学检测的假阴性结果。此外，肺炎链球菌、流感嗜血杆菌和脑膜炎奈瑟菌这三种病原菌单独或混合均可引起细菌性脑膜炎，多种致病菌的存在给临床检测和诊断也造成了不小的干扰。各种因素最终导致我国细菌性脑膜炎发病率被严重低估。因此建立一种快速、灵敏、特异、高通量、可同时检测多种细菌性脑膜炎病原菌的检测技术对于尽快明确细菌性脑膜炎致病菌种类和采取有效的预防、治疗措施是非常必要和急迫。

上世纪90年代出现的微流控芯片技术是以分析化学和生物技术为基础, 以微机电系统加工技术为依托, 以微管道网络为结构特征, 以生命科学为主要应用对象的一种全新技术。近些年来，微流控芯片技术凭借其快速、高通量、样品试剂消耗少、分析集成化和成本低等优点迅速成为了病原菌快速检测新平台的研究热点。

虽然微流控芯片使病原菌快速检测领域分析性能有了巨大进步，包括缩短了反应时间，提高了检测灵敏度；减少了试剂消耗量，降低了试剂成本等。但是目前大多数微流控芯片都是针对单一病原菌，无法同时筛查肺炎链球菌、流感嗜血杆菌和脑膜炎奈瑟菌这三种主要细菌性脑膜病原菌。此外，这些方法一次只能检测一个样品，通量不高，造成单次检测成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可同时检测多种细菌性脑膜炎病原菌的微流控芯片，其可克服目前临床常规检测方法所存在的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于气阀控制的微流控芯片，其包括由下至上依次设置的玻璃基底层、薄膜流体层和气阀控制层，所述的薄膜流体层上设有一组X轴方向的修饰通道，一组Y轴方向的样品通道。所述的修饰通道和样品通道相交处形成为圆形反应检测区；所述的气阀控制层上对应设置有控制所述的修饰通道和样品通道的气阀。

上述的X轴方向的修饰通道设有三条；所述的Y轴方向的样品通道设有16条；控制修饰通道的为并排的32条的条形气阀，且其汇聚成一条通道；控制样品通道的为并排的16条气阀，每条有4个长方形气阀。

采用上述技术方案后，使用时，本实用新型采用气阀控制技术在一块微流控芯片上构建出16个独立的检测单位（每个检测单位含有三个针对不同细菌性脑模炎病原菌的反应区），实现一块芯片一次性同时检测三种细菌性脑膜炎病原菌，且可一次检测16个临床标本，可显著提高临床工作效率，降低单个检测成本。

附图说明

图1为本实用新型芯片的立体结构示意图；

图2为本实用新型气阀控制多通道微流控芯片的平面结构图；

图2a为图2的局部放大图；

图3为本实用新型薄膜流体层的结构示意图；

图4为本实用新型气阀控制层的结构示意图；

图5a为本实用新型气阀控制时打开状态的原理图；

图5b为本实用新型气阀控制时关闭状态的原理图；

图5c为本实用新型气阀控制的实物图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图1所示，本实用新型，其公开了一种基于气阀控制的微流控芯片，其包括有，由下至上依次设置的玻璃基底层1、薄膜流体层2和气阀控制层3,其中：

该玻璃基底层1，在本实施例中，是一块经硫酸双氧水清洗的玻璃片。

参考图2、3所示，薄膜流体层2,其上一组X轴方向的修饰通道21，一组Y轴方向的样品通道22，修饰通道21和样品通道22相交处形成为圆形反应检测区23，圆形反应检测区23的直径为600um；在本实施例中，X轴方向的修饰通道21设有三条； Y轴方向的样品通道22设有16条，Y轴通道一端的样品池直径为2mm；且修饰通道21与样品通道22的宽均为150um。三个修饰通道21与一个样品通道22的相交处，形成三个圆形反应检测区23，三个圆形反应检测区23构成一个独立的反应单元24，基于此独立反应单元即可同时检测三种不同的细菌性脑膜炎病原菌。在薄膜流体层2中，其具有16个独立的反应单元24。

参考图2、2a、4所示，气阀控制层3，其包括有控制修饰通道21的条形气阀31和控制样品通道22的方形气阀32。在本实施例中，其控制X轴向的修饰通道21的气阀为并排的32条宽为225um、长为20mm的条形气阀31，且其汇聚成一条通道；控制样品通道22的为并排的16条气阀，每条有4个225um×350um的长方形气阀32，最终汇聚为一条通道。

如图5b、5c所示，当打开气阀控制层3上的气阀31、32，往下层的控制通道内通入氮气后，产生的气压可使薄膜流体层2向上层的流体通道21和或/22内陷，当气压足够大时即可实现流体通道的封闭。参考图5a所示，当关闭气阀31、32后，薄膜流体层2的薄膜会因弹性恢复原状，从而打开流体通道。

使用时，本实用新型采用气阀控制技术在一块微流控芯片上构建出16个独立的检测单位（每个检测单位含有三个针对不同细菌性脑模炎病原菌的反应区），实现一块芯片一次性同时检测三种细菌性脑膜炎病原菌，且可一次检测16个临床标本，可显著提高临床工作效率，降低单个检测成本。

当检测时，首先，通过气阀控制层3的气阀关闭X轴方向的修饰通道21，往Y轴方向的样品通道内通入脑膜炎病人的脑脊液或血液标本；当标本中含有上述三种病原菌时，病原菌可在反应区内被捕获，清洗完待测样本中未被捕获的非目标物质后，往通道中通入特制检测试剂，即可实现对三种细菌性脑膜炎病原菌的同时快速检测。

本实用新型，应用范围广，适应性强：仅需要简单地将本实用新型中所用的抗体替换为针对其他不同细菌的抗体，即可使用本实用新型方法检测其他病原菌，从而大大提高了本实用新型的适用范围和应用领域。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于气阀控制的微流控芯片，其特征在于:其包括由下至上依次设置的玻璃基底层、薄膜流体层和气阀控制层，所述的薄膜流体层上设有一组X轴方向的修饰通道，一组Y轴方向的样品通道，所述的修饰通道和样品通道相交处形成为圆形反应检测区；所述的气阀控制层上对应设置有控制所述的修饰通道和样品通道的气阀。

2.根据权利要求1所述的基于气阀控制的微流控芯片，其特征在于:所述的X轴方向的修饰通道设有三条。

3.根据权利要求1或2所述的基于气阀控制的微流控芯片，其特征在于:所述的Y轴方向的样品通道设有16条。

4.根据权利要求3所述的基于气阀控制的微流控芯片，其特征在于:控制修饰通道的为并排的32条的条形气阀，且其汇聚成一条通道；控制样品通道的为并排的16条气阀，每条有4个长方形气阀。